Oil & Gas Technology ENVIRONMENT D. Marmanis Kav Tech School of Engineering Technology Department of Petroleum & Natural Gas Technology

Η βιομηχανία πετρελαίου και φυσικού αερίου συμπεριλαμβάνει δύο μέρη: ΕΙΣΑΓΩΓΗ Η βιομηχανία πετρελαίου και φυσικού αερίου συμπεριλαμβάνει δύο μέρη: upstream, δηλαδή ο τομέας έρευνας και παραγωγής, και Downstream , δηλαδή ο τομέας ο οποίος ασχολείται με την διύλιση και την επεξεργασία των προϊόντων του αργού πετρελαίου και αερίου, τη διανομή και την εμπορία τους.  Οι εταιρείες που δραστηριοποιούνται στη βιομηχανία μπορούν να θεωρηθούν: Ως πλήρως ολοκληρωμένες (έχουν ταυτόχρονα upstream και downstream συμφέροντα), ή μπορούν να επικεντρώνονται σε έναν συγκεκριμένο τομέα, όπως η έρευνα και η παραγωγή, κοινώς γνωστά ως μια εταιρεία Ε&Π ή απλώς στη διύλιση και την εμπορία τους (μια εταιρεία Δ&Ε). Για να εκτιμήσουμε την προέλευση των πιθανών επιπτώσεων της ανάπτυξης του πετρελαίου στο περιβάλλον, είναι σημαντικό να κατανοήσουμε τις εμπλεκόμενες δραστηριότητες. Meanstream the transportation factor

παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας, θέρμανση (χώρων), φαρμακευτική, και Η upstream βιομηχανία πετρελαίου, η οποία διεξάγει όλες τις δραστηριότητες έρευνας και παραγωγής, παρέχει τα απαραίτητα προϊόντα πετρελαίου τα οποία χρησιμοποιούνται για: καύσιμα κίνησης, παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας, θέρμανση (χώρων), φαρμακευτική, και πετροχημικά. Οι δραστηριότητες εύρεσης και παραγωγής πετρελαίου, ωστόσο, μπορούν να έχουν επίπτωση στο περιβάλλον, και η μεγαλύτερη επίπτωση εγείρεται από την απελευθέρωση αποβλήτων στο περιβάλλον σε συγκεντρώσεις οι οποίες δεν υπάρχουν στην φύση. Αυτά τα απόβλητα συμπεριλαμβάνουν: υδρογονάνθρακες, νερό μολυσμένο με μια ποικιλία διαλυμένων και αιωρούμενων στερεών, μια μεγάλη ποικιλία χημικών. burning the coal is heated and water vapor is produced and feeds a turbine connected via a shaft to a generator of electricity

έχουν σημαντικές δυσμενείς επιπτώσεις στο περιβάλλον, Κάποια από αυτά τα απόβλητα: έχουν σημαντικές δυσμενείς επιπτώσεις στο περιβάλλον, κάποια έχουν μικρή επίπτωση, και άλλα είναι στην πραγματικότητα επωφελή για το περιβάλλον. Σχεδόν σε όλες τις περιπτώσεις, η δυσμενής επίπτωση μπορεί να ελαχιστοποιηθεί μέσω της εφαρμογής της ορθής διαχείρισης αποβλήτων.   Τα σημαντικότερα βήματα στην ελαχιστοποίηση των δυσμενών περιβαλλοντικών επιπτώσεων είναι η βιομηχανία να υιοθετήσει μια προληπτική προσέγγιση στις εργασίες διαχείρισης και να επιμορφωθεί σχετικά με αυτές τις δραστηριότητες οι οποίες μπορούν εν δυνάμει να βλάψουν το περιβάλλον. Η προληπτική προσέγγιση περιλαμβάνει την υιοθέτηση μιας συμπεριφοράς περιβαλλοντικής υπευθυνότητας, ώστε να μην συμμορφώνεται απλώς στους νόμους αλλά να προστατεύει πραγματικά το περιβάλλον ενώ δραστηριοποιείται επιχειρηματικά.

Η εύρεση και παραγωγή πετρελαίου και αερίου ελαχιστοποιώντας ταυτόχρονα τις δυσμενείς περιβαλλοντικές επιπτώσεις απαιτεί την κατανόηση των πολυσύνθετων ζητημάτων που αντιμετωπίζει η βιομηχανία πετρελαίου. Αυτά τα ζητήματα αφορούν εργασίες οι οποίες: παράγουν απόβλητα, έχουν ενδεχόμενη επίδραση στο περιβάλλον, οι μηχανισμοί και οι δίοδοι μετανάστευσης αποβλήτων, αποτελεσματικοί τρόποι διαχείρισης αποβλήτων, μέθοδοι επεξεργασίας για τη μείωση του όγκου και /ή της τοξικότητάς τους, οι μέθοδοι διάθεσης, οι μέθοδοι αποκατάστασης για μολυσμένες περιοχές, και όλοι οι εφαρμόσιμοι κανονισμοί.

ΔΡΑΣΤΗΡΙΟΤΗΤΕΣ ΕΡΕΥΝΑΣ ΠΕΤΡΕΛΑΙΟΥ Με την άδεια έρευνας ,υπάρχουν συγκεκριμένα είδη επιστημονικών μελετών που μπορούν να διεξαχθούν τα οποία συμπεριλαμβάνουν : γεωλογικές μελέτες ανάλυση δεδομένων και μοντελοποίηση σε ηλεκτρονικό υπολογιστή, εργαστηριακά πειράματα, σεισμικές έρευνες, έρευνες βαρύτητας μαγνητικές, και γεωτρήσεις ερευνητικών φρεάτων.

βαρύτητας της γης επηρεάζεται από την πυκνότητα διαφορετικών ειδών ΒΑΡΥΤΟΜΕΤΡΙΚΕΣ ΕΡΕΥΝΕΣ   Οι έρευνες βαρύτητας μπορούν να γίνουν από αέρος ή επίγεια. Το πεδίο βαρύτητας της γης επηρεάζεται από την πυκνότητα διαφορετικών ειδών πετρωμάτων. Οι έρευνες χαρτογράφησης αυτών των διαφορών μπορούν να χρησιμοποιηθούν από τους ειδικούς του τομέα έρευνας και ανάπτυξης ορυκτών προς βοήθεια εντόπισης συγκεκριμένων σχηματισμών πετρωμάτων. Οι μετρήσεις του βαρυτικού πεδίου πραγματοποιούνται χρησιμοποιώντας ένα πολύ ευαίσθητο σύστημα ελατηρίων και βαριδιών. Ένα βαρίδιο είναι προσαρτημένο σε μία δοκό και ένα ελατήριο και καθώς αυξάνεται η βαρύτητα, το βαρίδιο πιέζεται προς τα κάτω, τεντώνοντας το ελατήριο. Η δοκός επαναφέρεται στη συνέχεια σε οριζόντια θέση, και το μήκος της κίνησης που απαιτείται για να γίνει αυτό είναι ανάλογο με τη βαρυτική δύναμη. Αυτές οι πληροφορίες καταγράφονται και στη συνέχεια αναλύονται.  

ΜΑΓΝΗΤΙΚΕΣ ΕΡΕΥΝΕΣ Αυτές γίνονται συνήθως από αέρος χρησιμοποιώντας «μαγνητόμετρα», τα οποία μετρούν μικρές μεταβολές στο μαγνητικό πεδίο της γης. Το να βρεθεί πού συμβαίνουν αυτές οι αλλαγές μπορεί να χρησιμοποιηθεί από τους ειδικούς του τομέα έρευνας και ανάπτυξης ορυκτών προς βοήθεια εντοπισμού της τοποθεσίας όπου βρίσκονται διαφορετικά είδη πετρωμάτων κάτω από την επιφάνεια του εδάφους.

οι ιδιότητες και οι δομές των πετρωμάτων. ΣΕΙΣΜΙΚΕΣ ΕΡΕΥΝΕΣ Οι σεισμικές έρευνες διεξάγονται ώστε να απεικονιστούν και να κατανοηθούν οι ιδιότητες και οι δομές των πετρωμάτων. Αυτό γίνεται ώστε να μπορέσουμε να ορίσουμε περαιτέρω μια περιοχή που είναι πιθανό να περιέχει εμπορικά βιώσιμες συγκεντρώσεις υδρογονανθράκων (πετρέλαιο και/ή αέριο). Οι σεισμικές έρευνες επιτρέπουν στους ερευνητές να ελέγξουν για πετρέλαιο και αέριο χωρίς να πάνε στην πραγματικότητα κάτω από την επιφάνεια του εδάφους. Μια σεισμική έρευνα μετράει τις φυσικές ιδιότητες της γης (γεωφυσική) μετρώντας την ελαστική αντίδραση των στρωμάτων νερού και πετρωμάτων σε μια ελαστική διαταραχή , πχ. πώς τα ηχητικά κύματα /δονήσεις ταξιδεύουν διά μέσου των διαφορετικών στρωμάτων πετρωμάτων και πώς ανακλώνται. Αυτό είναι παρόμοιο με τη λειτουργία ενός υπέρηχου. Για να γίνει αυτό χρειάζεται μία ελεγχόμενη ελαστική διαταραχή ή σεισμική πηγή, ένα όργανο για να μετρηθεί η διαταραχή, ένα γεώφωνο ή υδρόφωνο, και μια συσκευή καταγραφής.

Μια σεισμική πηγή χρησιμοποιείται ώστε να δημιουργηθούν κρουστικά κύματα που ανακλώνται από τα στρώματα πετρωμάτων. Η ανακλώμενη ενέργεια λαμβάνεται από τους δέκτες και το σήμα μεταφέρεται μέσω του καλωδίου στο όχημα καταγραφής. Το σήμα καταγράφεται ψηφιακά και αποθηκεύεται σε δίσκο

ΑΝΤΙΚΛΙΝΟ Ότι το αέριο είναι ελαφρύτερο από το πετρέλαιο και το πετρέλαιο ελαφρύτερο από το νερό, παρέχει το πιο θεμελιώδες δεδομένο που χρησιμοποιείται στην έρευνα και παραγωγή πετρελαίου και αερίου. Η χαρτογράφηση δομών πετρωμάτων που υποδεικνύουν μεγάλους ταμιευτήρες παρέχει τον καθορισμό ενδεχόμενων παγίδων. we can now design a structure of layers

Άλλες ενδεχόμενες παγίδες:

Χερσαία γεώτρηση πετρελαίου (onshore oil drilling)

Υπεράκτια γεώτρηση πετρελαίου (offshore oil drilling)

Ο Πίνακας 1 παρέχει μια σύνοψη των κύριων βημάτων στη διαδικασία και τα συσχετίζει με τη λειτουργία στην ξηρά. ΔΡΑΣΤΗΡΙΟΤΗΤΕΣ ΕΠΙΓΕΙΕΣ ΑΠΑΙΤΗΣΕΙΣ Επιτελικές μελέτες: προσδιορίζουν την περιοχή με ευνοϊκές γεωλογικές συνθήκες Καμία Έρευνα από αέρος: αν αποκαλύφθηκαν ευνοϊκά χαρακτηριστικά, τότε Σκάφος χαμηλών πτήσεων πάνω από την περιοχή μελέτης Σεισμική έρευνα: παρέχει λεπτομερείς πληροφορίες για την γεωλογία Πρόσβαση σε χερσαίες τοποθεσίες και περιοχές θαλάσσιων πόρων Πιθανή χερσαία επέκταση των θαλάσσιων σεισμικών γραμμών Χερσαίοι φάροι πλοήγησης Χερσαίες σεισμικές γραμμές Εργοτάξια σεισμικών εργασιών Ερευνητική γεώτρηση: επιβεβαιώνει την παρουσία ή απουσία ταμιευτήρα υδρογονανθράκων και ποσοτικοποιεί τα αποθέματα Πρόσβαση για μονάδες γεώτρησης και τροφοδοσίας Εγκαταστάσεις αποθήκευσης Εγκαταστάσεις διάθεσης αποβλήτων Δυνατότητες δοκιμών Στέγαση Εκτίμηση: καθορίζει αν ο ταμιευτήρας είναι οικονομικά εφικτός να αναπτυχθεί Πρόσθετοι χώροι γεώτρησης (αποτύπωση γεωτρήσεων) Πρόσθετη πρόσβαση για μονάδες γεώτρησης και τροφοδοσίας Πρόσθετες εγκαταστάσεις διάθεσης και αποθήκευσης αποβλήτων Delineation drillings

Πίνακας 1: Σύνοψη της διαδικασίας έρευνας και παραγωγής ΔΡΑΣΤΗΡΙΟΤΗΤΑ ΕΠΙΓΕΙΕΣ ΑΠΑΙΤΗΣΕΙΣ Ανάπτυξη και παραγωγή: παράγει πετρέλαιο και αέριο από τον ταμιευτήρα μέσω της πίεσης του σχηματισμού , τεχνητής άντλησης και πιθανόν εξελιγμένων τεχνικών ανάκτησης Βελτιωμένη πρόσβαση, εγκαταστάσεις αποθήκευσης και διάθεσης αποβλήτων κεφαλές γεώτρησης Αγωγοί μεταφοράς αντλούμενου πετρελαίου Εγκαταστάσεις διαχωρισμού/επεξεργασίας Αυξημένη αποθήκευση πετρελαίου Εγκαταστάσεις για εξαγωγή προϊόντος Πυρσοί Εργοστάσια παραγωγής αερίου Στέγαση, υποδομή Εξοπλισμός μεταφοράς Παροπλισμός και αποκατάσταση μπορεί να προκύψει για κάθε μία από τις παραπάνω φάσεις Εξοπλισμός για το φράξιμο φρεάτων Εξοπλισμός για την κατεδάφιση και την απομάκρυνση των εγκαταστάσεων Εξοπλισμός για την αποκατάσταση του χώρου Compress steam which pushes the oil to come out to the surface, some times fed oxygen and flame into the reservoir to get fired

Ένας πυρσός αερίου είναι μία συσκευή καύσης αερίου που χρησιμοποιείται σε βιομηχανικές εγκαταστάσεις όπως είναι τα εργοστάσια επεξεργασίας φυσικού αερίου, όπως επίσης και σε χώρους παραγωγής πετρελαίου ή αερίου. Σε βιομηχανικές εγκαταστάσεις, οι πυρσοί χρησιμοποιούνται κυρίως για την καύση εύφλεκτων αερίων που απελευθερώνονται από τις βαλβίδες εκτόνωσης πίεσης κατά τη διάρκεια μη προγραμματισμένης υπερπίεσης του εξοπλισμού των εργοστασίων.

ΠΩΣ ΛΕΙΤΟΥΡΓΕΙ Η ΓΕΩΤΡΗΣΗ ΠΕΤΡΕΛΑΙΟΥ

Παραγωγή και εξώρυξη πετρελαίου Στην upstream βιομηχανία πετρελαίου, υπάρχουν δύο κύριες διεργασίες οι οποίες μπορούν να βλάψουν το περιβάλλον : η γεώτρηση και η παραγωγή Και οι δύο διεργασίες δημιουργούν ένα σημαντικό όγκο αποβλήτων. Οι ενέργειες για την περιβαλλοντική προστασία απαιτούν πρώτα από όλα την γνώση των αποβλήτων και πως αυτά δημιουργούνται. Με βάση αυτή την γνώση, μπορεί να αναπτυχθούν βελτιωμένες διεργασίες οι οποίες ελαχιστοποιούν ή εξαλείφουν κάθε ανεπιθύμητη επίδραση στο περιβάλλον. We must First understand the drilling operation and how this operation generate wastes and after we must find the effects for the environment

Drilling rig

Γεώτρηση

Διαδικασία γεώτρησης Στα περισσότερα πηγάδια πετρελαίου και αερίου έχουμε γεωτρήσεις μέσω της πίεσης και της περιστροφής μίας διατρητικής κεφαλής στο πέτρωμα μέχρις ότου αυτό διατρηθεί και απομακρυνθεί. Η διατρητική στήλη σχεδιάζεται με τέτοιο τρόπο ώστε να ελέγχει πώς η διατρητική κεφαλή πιέζει το πέτρωμα, πως τα κομμάτια του πετρώματος απομακρύνονται από το πηγάδι με τα υγρά της γεώτρησης, και πως τα τεμαχισμένα πετρώματα του σχηματισμού απομακρύνονται από τα υγρά της γεώτρησης ώστε τα υγρά να ξαναχρησιμοποιηθούν. Ο κύριος τρόπος με τον οποίο οι γεωτρήσεις μπορούν να βλάψουν το περιβάλλον είναι μέσω των τεμαχισμένων πετρωμάτων και των υγρών διάτρησης που χρησιμοποιούνται για να τα ανεβάσουν από το πηγάδι στην επιφάνεια.

Διατρητική κεφαλή

Μπορεί να υπάρξουν δευτερογενείς επιδράσεις στο περιβάλλον λόγω των αερίων εκπομπών από τις μηχανές εσωτερικής καύσης που χρησιμοποιούνται για την παροχή ενέργειας στην διατρητική στήλη. Κατά την διάρκεια της γεώτρησης, ρευστά συμπιέζονται μέσα στο πηγάδι μέσω μικρών οπών που έχει η διατρητική κεφαλή. Η διατρητική κεφαλή είναι σχεδιασμένη να επιτρέπει στα υγρά να καθαρίζουν και να απομακρύνουν τα κομμάτια του πετρώματος που έχει διατρηθεί. Τα υγρά με τα αιρούμενα κομμάτια, κατόπιν ρέουν προς την επιφάνεια μέσα από το κενό που υπάρχει μεταξύ της διατρητικής στήλης και των σχηματισμών.

Διατρητική στήλη

CASING

ΠΗΓΕΣ ΑΠΟΒΛΗΤΩΝ Τα απόβλητα παράγονται από ποικίλες δραστηριότητες που σχετίζονται με την παραγωγή πετρελαίου. Αυτά τα απόβλητα εμπίπτουν στις γενικές κατηγορίες: παραγόμενο νερό, απόβλητα γεώτρησης, και συναφή απόβλητα. Το παραγόμενο νερό αποτελεί περίπου το 98% του συνολικού ρεύματος αποβλήτων, με τα υγρά γεώτρησης και τα θρύμματα να αποτελούν το υπόλοιπο 2%. Άλλα συναφή απόβλητα συνδυασμένα συμβάλλουν λίγα δέκατα τοις εκατό στο συνολικό όγκο αποβλήτων.

ΠΑΡΑΓΟΜΕΝΟ ΝΕΡΟ Κατά τη διάρκεια της διαδικασίας άντλησης πετρελαίου ή αερίου από τους υπόγειους σχηματισμούς, παγιδευμένο νερό έρχεται στην επιφάνεια μαζί με πετρέλαιο ή αέριο. Αυτό το νερό είναι γνωστό ως παραγόμενο νερό. Σε επιχειρήσεις πετρελαίου και αερίου, αλατούχο νερό παράγεται μαζί με το αργό πετρέλαιο. Σε παγκόσμιο φάσμα, εκτιμάται ότι τρία βαρέλια νερού παράγονται για κάθε βαρέλι αργού πετρελαίου. Καθώς το κοίτασμα ωριμάζει, η αναλογία νερού με το παραγόμενο αργό πετρέλαιο αρχίζει να αυξάνεται. Στη Βόρεια Αμερική, η αναλογία αγγίζει το 10:1. Η επεξεργασία και η διάθεση του παραγόμενου νερού εξελίσσεται σε κύριο οικονομικό παράγοντα για την αποτίμηση ζωτικότητας του κοιτάσματος.

Αυτό συμβαίνει κυρίως με τις υπεράκτιες πλατφόρμες όπου το παραγόμενο νερό πρέπει να συμμορφώνεται και να μην υπερβαίνει τους περιβαλλοντικούς κανονισμούς. Οι φυσικές και χημικές ιδιότητες του παραγόμενου νερού εξαρτώνται σημαντικά από την γεωγραφική θέση του κοιτάσματος πετρελαίου ή αερίου, τα γεωλογικά υλικά με τα οποία βρισκόταν σε επαφή το νερό στο παρελθόν και το είδος των προϊόντων. Επιπροσθέτως με το πετρέλαιο και το γράσο, η περιεκτικότητα σε αλάτι είναι μια βασική συνιστώσα στο παραγόμενο νερό το οποίο απασχολεί τις χερσαίες επιχειρήσεις. Το παραγόμενο νερό περιέχει πολλές οργανικές και ανόργανες ενώσεις. Ο τύπος και η ποσότητα αυτών των ουσιών διαφέρει σε μεγάλο βαθμό από περιοχή σε περιοχή και ακόμα και με την πάροδο του χρόνου στο ίδιο φρέαρ.

Επιπροσθέτως με τα φυσικά του συστατικά, τα παραγόμενα νερά από την παραγωγή πετρελαίου μπορεί επίσης να περιέχουν υπόγεια ή θαλάσσια ύδατα (τα οποία ονομάζονται γενικά «πηγαία» ύδατα) τα οποία εγχύθηκαν για να διατηρηθεί η πίεση του ταμιευτήρα, όπως επίσης και διάφορα στερεά και βακτήρια. Τα περισσότερα παραγόμενα νερά είναι περισσότερο αλατούχα από το θαλασσινό νερό. Στις ΗΠΑ, η αλμυρότητα του παραγόμενου νερού κυμαίνεται από 100mg/l ως 400,000 mg/l, ενώ το θαλασσινό νερό έχει αλμυρότητα 35,000 mg/l. Το παραγόμενο νερό μπορεί να περιέχει κάποιο υποσύνολο ή μείγμα από διαλυμένα ανόργανα άλατα, διεσπαρμένους υδρογονάνθρακες, διαλυμένους υδρογονάνθρακες, χημικά από την επεξεργασία, τις λειτουργίες του φρέατος και της συντήρησης, διαλυμένα αέρια (όπως H2S-υδρόθειο και CO2-διοξείδιο του άνθρακα), βακτήρια και άλλους οργανισμούς, και διεσπαρμένα στερεά σωματίδια.

Οι ποσότητες αυτών των ειδών ποικίλουν σε μεγάλο εύρος Οι ποσότητες αυτών των ειδών ποικίλουν σε μεγάλο εύρος. Το παραγόμενο νερό μπορεί επίσης να συμπεριλαμβάνει χημικά πρόσθετα που χρησιμοποιούνται στις δραστηριότητες γεώτρησης και παραγωγής και στη διαδικασία διαχωρισμού πετρελαίου/νερού. Τα χημικά πρόσθετα είναι διαφορετικών ειδών για διάφορους σκοπούς. Χρησιμοποιούνται για να ενεργούν ως αντιδιαβρωτικά του εξοπλισμού, ως δεσμευτές οξυγόνου, ως αναστολείς καθαλατώσεων, ως διασπαστές γαλακτωμάτων και διαυγαστικά σε γαλακτώματα πετρελαίου-νερού, να ενεργούν ως πηκτικά και κροκιδωτικά μέσα ώστε να απομακρύνουν στερεά, και ως διαλύτες ώστε να μειωθούν τα ιζήματα παραφίνης. Στο παραγόμενο νερό, αυτά τα χημικά μπορούν να επηρεάσουν τον συντελεστή κατανομής του πετρελαίου/νερού, την τοξικότητα, την βιοδιαθεσιμότητα και τη βιοαποικοδομησιμότητα.

Το παραγόμενο νερό σχεδόν πάντα περιέχει προσμείξεις, και αν παρουσιάζονται σε επαρκείς συγκεντρώσεις, μπορούν να επηρεάσουν δυσμενώς το περιβάλλον. Οι φυσικές προσμείξεις συμπεριλαμβάνουν: διαλυμένα στερεά (κυρίως άλατα και βαριά μέταλλα), αιωρούμενα και διαλυμένα οργανικά υλικά, στερεά σχηματισμού, υδρόθειο, διοξείδιο του άνθρακα, και έχουν έλλειψη οξυγόνου.

Μπορεί επίσης να περιέχουν χαμηλά επίπεδα από φυσικώς υπάρχοντα ραδιενεργά υλικά. Επιπρόσθετα με τις φυσικώς υπάρχουσες προσμείξεις συχνά προστίθενται, για να μεταβληθεί η χημεία του παραγόμενου νερού, χημικά πρόσθετα όπως: πηκτικά, αντιδιαβρωτικά, διασπαστές γαλακτωμάτων, βιοκτόνα, πρόσθετα διασποράς, παράγοντες ελέγχου παραφίνης, και αναστολείς καθαλατώσεων.

Το νερό που παράγεται από το σχέδιο άντλησης με διοχέτευση επιφανειακού νερού μπορεί επίσης να περιέχει: οξέα, δεσμευτές οξυγόνου, επιφανειοδραστικές ουσίες, παράγοντες μείωσης τριβών, και διαλύτες καθαλάτωσης. Αυτά αρχικά εγχύθηκαν μέσα στο σχηματισμό. Το περισσότερο υπεράκτια παραγόμενο νερό εκχέεται υπό την εποπτεία του τοπικού γραφείου του Οργανισμού Προστασίας του Περιβάλλοντος στις ΗΠΑ (EPA)και σύμφωνα με τις γενικές άδειες που εκδίδονται από αυτό.

Περιλαμβάνουν όρια για το πετρέλαιο και το γράσο, την τοξικότητα και άλλες συνιστώσες. Υπό ορισμένες προϋποθέσεις, το χερσαία παραγόμενο νερό μπορεί να εκχυθεί. Γενικά αυτές οι εκχύσεις προέρχονται από πολύ μικρά εξαντλούμενα φρέατα πετρελαίου, εξαντλούμενα φρέατα μεθανίου από κοιτάσματα άνθρακα ή από άλλα φρέατα στα οποία το παραγόμενο νερό είναι αρκετά καθαρό ώστε να χρησιμοποιηθεί για σκοπούς που αφορούν την γεωργία ή την άγρια ζωή.  

ΔΙΑΧΕΙΡΙΣΗ ΤΟΥ ΠΑΡΑΓΟΜΕΝΟΥ ΝΕΡΟΥ Η διαχείριση του παραγόμενου νερού γενικά βασίζεται σε λειτουργίες έγχυσης. Το περισσότερο από το χερσαία παραγόμενο νερό εγχέεται, ενώ το περισσότερο από το υπεράκτιο παραγόμενο νερό επίσης εκχέεται. Το 65% του παραγόμενου νερού που παράγεται στις ΗΠΑ εγχέεται πίσω στο σχηματισμό παραγωγής, το 30% σε βαθείς αλατούχους σχηματισμούς και 5% εκχέεται σε επιφανειακά νερά. Η δράση καθαρού νερού απαιτεί ότι όλες οι εκχύσεις ρύπων στα νερά της επιφάνειας (ρυάκια, ποτάμια, λίμνες, κόλποι και ωκεανοί) πρέπει να εξουσιοδοτούνται από μια άδεια που εκδίδεται από το πρόγραμμα του Εθνικού Συστήματος Εξάλειψης Έκχυσης Ρύπων, NPDES).  

ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑΣ Υπάρχουν μερικές βασικές τεχνολογίες επεξεργασίας που χρησιμοποιούνται για τη επεξεργασία του παραγόμενου νερού. Αυτές περιλαμβάνουν: διαχωρισμοί φάσης, χρήση διαχωριστών βαρύτητας πετρελαίου/νερού, επίπλευση διαλυμένου αέρα, απόσταξη, και χημική επεξεργασία. Ανάμεσα στις ηλεκτροχημικές μεθόδους, η ηλεκτροεπίπλευση και η ηλεκτροδιάλυση χρησιμοποιούνται ανά τον κόσμο. Η ηλεκτροδιάλυση μπορεί να απομακρύνει περισσότερο από το 95% του πετρελαίου και του γράσου και το 89% από το σύνολο των διαλυμένων στερεών. Από την άλλη πλευρά, η ηλεκτροεπίπλευση μπορεί να απομακρύνει το 72% του αδιάλυτου στο νερό πετρελαίου χωρίς πρόσθεση οποιουδήποτε κροκιδωτικού μέσου.  

Το Πρόγραμμα Ελέγχου Υπόγειων Εγχύσεων(UIC) είναι σχεδιασμένο να προστατεύει τις υπόγειες πηγές πόσιμου νερού. Η έγχυση μπορεί να πραγματοποιηθεί με τους παρακάτω δύο τρόπους: να επιστρέψει με την έγχυση υγρού μέσα στον ταμιευτήρα όπου προήλθε για δευτερογενή ή εμπλουτισμένη ανάκτηση πετρελαίου, 2) να εγχυθεί μέσα στους υπόγειους πετρώδεις πορώδεις σχηματισμούς που δεν παράγουν πετρέλαιο ή αέριο και σφραγίζεται από πάνω και από κάτω από άρρηκτα και στεγανά στρώματα. Τα φρέατα διάθεσης θαλασσινού νερού χρησιμοποιούν τη δεύτερη μέθοδο για τη διαχείριση του θαλασσινού νερού.

 Τα απόβλητα γεώτρησης περιλαμβάνουν: θρύμματα σχηματισμού, υγρά γεώτρησης. Τα υγρά γεώτρησης με υδατική βάση μπορεί να περιέχουν: μέσα ελέγχου του ιξώδους (πχ. άργιλοι), μέσα ελέγχου της πυκνότητας (πχ. θειικό βάριο, ή βαρίτης), αντικροκιδωτικά μέσα (χρωμιο – λιγνοσουλφίτης ή λιγνίτης), καυστικά (υδροξείδιο του νατρίου), αντιδιαβρωτικά, βιοκτόνα, λιπαντικά υλικά απώλειας κυκλοφορίας, και μέσα συμβατότητας σχηματισμού.

Τα υγρά εξόρυξης με πετρελαϊκή βάση επίσης περιέχουν υδρογονάνθρακα βάσης και χημικά ώστε να διατηρήσει το γαλάκτωμα νερού στο πετρέλαιο. Ο πιο συνηθισμένος υδρογονάνθρακας βάσης είναι το ντίζελ, που ακολουθείται από λιγότερο τοξικά μεταλλικά και συνθετικά πετρελαιοειδή. Τα υγρά εξόρυξης συνήθως περιέχουν βαριά μέταλλα, όπως: βάριο, χρώμιο, υδράργυρο, και μόλυβδο.

Αυτά τα μέταλλα μπορεί να εισαχθούν στο σύστημα από τα υλικά που προστίθενται στο υγρό ή από φυσικώς υπάρχοντα μέταλλα στους σχηματισμούς οι οποίοι διατρώνται. Τα συναφή απόβλητα είναι αυτά πέρα από το παραγόμενο νερό και τα νερά γεώτρησης. Τα συναφή απόβλητα συμπεριλαμβάνουν: τις λάσπες και τα στερεά που συγκεντρώνονται στον εξοπλισμό της επιφάνειας και στον πάτο των δεξαμενών, απόβλητα λάκκων, απόβλητα αποσκληρυντικών νερού, απόβλητα από τον καθαρισμό αερίων, απόβλητα διέγερσης από την ρηγμάτωση και την οξείδωση, απόβλητα από την αφυδάτωση και γλύκανση του φυσικού αερίου, απόβλητα από τις μεταφορές και μολυσμένο έδαφος από τυχαίες κηλίδες και εκλύσεις.

Ένα άλλο ρεύμα αποβλήτων συνδεδεμένο με τη βιομηχανία πετρελαίου είναι οι εκπομπές αερίων. Αυτές οι εκπομπές προκύπτουν κυρίως από τη λειτουργία των μηχανών εσωτερικής καύσης. Αυτές οι μηχανές χρησιμοποιούνται για να τροφοδοτήσουν με ρεύμα: γεωτρύπανα, αντλίες, συμπιεστές, και άλλο εξοπλισμό της πετρελαιοφόρας περιοχής. Άλλες εκπομπές προκύπτουν από τη λειτουργία των: λεβήτων, ατμογεννητριών, αφυγραντήρων φυσικού αερίου, και διαχωριστές.

Οι διαφεύγουσες εκπομπές από διαρροές στις βαλβίδες και στη συναρμολόγηση μπορούν επίσης να απελευθερώσουν μη αποδεκτές ποσότητες από πτητικούς ρύπους.  Μία κοινή αλλά λανθασμένη αντίληψη για τη βιομηχανία έρευνας και παραγωγής πετρελαίου είναι ότι είναι υπεύθυνη για τη μόλυνση με υδρογονάνθρακες της θάλασσας σε μεγάλη κλίμακα. Η συνολική ποσότητα των υδρογονανθράκων που εισέρχονται στην θάλασσα εκτιμάται ότι είναι 3.2 εκατομμύρια μετρικοί τόνοι κάθε χρόνο. Η βασική πηγή της έκλυσης υδρογονανθράκων στον ωκεανό είναι από την μεταφορά με τάνκερ. Η παραγωγή πετρελαίου από υπεράκτιες πλατφόρμες συμβάλλει λιγότερο από το 2% στη συνολική ποσότητα πετρελαίου που εισέρχεται στην θάλασσα.

Το βασικό μέτρο στην περιβαλλοντική επίπτωση των αποβλήτων ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΙΚΗ ΕΠΙΠΤΩΣΗ ΑΠΟΒΛΗΤΩΝ ΤΟΞΙΚΟΤΗΤΑ  Το βασικό μέτρο στην περιβαλλοντική επίπτωση των αποβλήτων πετρελαίου είναι η τοξικότητα στους εκτεθειμένους οργανισμούς. Έχουμε τρεις τρόπους να μετρήσουμε την τοξικότητα: η τοξικότητα μιας ουσίας αναφέρεται πιο συχνά ως την συγκέντρωσή τους σε νερό η οποία έχει ως αποτέλεσμα τον θάνατο των εκτεθειμένων οργανισμών μέσα σε μια δεδομένη διάρκεια χρόνου. Ο χρόνος έκθεσης των τεστ για τοξικότητα είναι συνήθως 96 ώρες, αν και άλλα χρονικά διαστήματα έχουν χρησιμοποιηθεί. Η συγκέντρωση η οποία είναι θανάσιμη για το μισό του εκτεθειμένου πληθυσμού κατά τη διάρκεια του ελέγχου ονομάζεται LC50.  

Η συγκέντρωση η οποία είναι ένα σχετικό μέτρο τοξικότητας στο οποίο οι μισοί από τους εκτεθειμένους οργανισμούς δείχνουν υποθανατηφόρες επιπτώσεις, αυτή η συγκέντρωση ονομάζεται EC50. Η συγκέντρωση χωρίς αξιοσημείωτη επίπτωση (no observable effect concentration-NOEC)είναι ένα άλλο μέτρο τοξικότητας και είναι η συγκέντρωση κάτω από την οποία δεν παρατηρείται καμία επίπτωση. Η περιβαλλοντική επίπτωση των υδρογονανθράκων στο νερό ποικίλει σημαντικά. Η τοξικότητα των αρωματικών υδρογονανθράκων είναι σχετικά υψηλή, ενώ αυτή των παραφινών ευθείας αλυσίδας είναι σχετικά χαμηλή. Οι τιμές της LC50 για τους πιο κοινούς αρωματικούς υδρογονάνθρακες που μπορούν να βρεθούν στη βιομηχανία πετρελαίου (βενζόλιο, τολουένιο, ξυλένιο και αιθελβενζόλιο) είναι της τάξης του 10 ppm.  

ΜΕΤΑΝΑΣΤΕΥΣΗ ΑΠΟΒΛΗΤΩΝ Στις περισσότερες περιπτώσεις, οι περιβαλλοντικές επιπτώσεις των εκλυόμενων αποβλήτων θα ήταν ελάχιστες αν τα απόβλητα παρέμεναν στο σημείο έκλυσης. Δυστυχώς, τα περισσότερα απόβλητα μεταναστεύουν από τα σημεία έκλυσης και επηρεάζουν μια ευρύτερη περιοχή. Η διαδρομή μετανάστευσης πιο συχνά κινείται μέσω υπογείων νερών κατά μήκος της τοπικής υδραυλικής κλίσης. Όσον αφορά εκλύσεις στη θάλασσα, τα απόβλητα θα ακολουθήσουν τους επικρατέστερους ανέμους και ρεύματα. Όσον αφορά τις εκπομπές αερίων, οι ρύποι θα ακολουθήσουν τους ανέμους. Επειδή η μετανάστευση εξαπλώνει τα απόβλητα σε μια ευρύτερη περιοχή, οι τοπικές συγκεντρώσεις και τοξικότητες σε οποιαδήποτε περιοχή μπορούν να μειωθούν με αραίωση.

ΔΙΑΧΕΙΡΙΣΗ ΑΠΟΒΛΗΤΩΝ Ο πιο αποτελεσματικός τρόπος να ελαχιστοποιηθούν οι Περιβαλλο- ντικές επιπτώσεις από τις δραστηριότητες γεώτρησης και παραγωγής είναι να αναπτυχθεί και να εφαρμοστεί ένα αποτελεσματικό σχέδιο διαχείρισης αποβλήτων. Τα σχέδια διαχείρισης αποβλήτων προσδιορίζουν τα υλικά και τα απόβλητα σε μια συγκεκριμένη τοποθεσία και καταγράφουν τον καλύτερο τρόπο για να: διαχειριστούν , επεξεργαστούν, και να διαθέσουν τα απόβλητα.

Η αποτελεσματική διαχείριση του κάθε απόβλητου αποτελείται από μια ιεραρχία προτιμώμενων βημάτων. Το πρώτο και συνήθως το πιο σημαντικό βήμα είναι να ελαχιστοποιηθεί η ποσότητα και/ή η τοξικότητα των αποβλήτων τα οποία πρέπει να διαχειριστούν. Αυτό γίνεται: διατηρώντας προσεκτικό έλεγχο στα χημικά αποθέματα, αλλάζοντας λειτουργίες ώστε να ελαχιστοποιηθούν απώλειες και διαρροές, τροποποιώντας ή αντικαθιστώντας εξοπλισμό ώστε να παράγονται λιγότερα απόβλητα, και αλλάζοντας τις διαδικασίες που χρησιμοποιούνται ώστε να ελαττωθεί ή να εξαλειφθεί η δημιουργία τοξικών αποβλήτων.

Το επόμενο βήμα στην αποτελεσματική διαχείριση αποβλήτων είναι να επαναχρησιμοποιηθούν ή να ανακυκλωθούν τα απόβλητα. Αν τα απόβλητα περιέχουν πολύτιμα συστατικά, αυτά τα συστατικά μπορούν να διαχωριστούν από τα κατάλοιπα του ρεύματος αποβλήτων και να ανακτηθούν για χρήση. Τα απόβλητα τα οποία δεν μπορούν να επαναχρησιμοποιηθούν ή να ανακυκλωθούν πρέπει τότε να επεξεργαστούν και να διατεθούν. Ένα γραπτό σχέδιο διαχείρισης αποβλήτων το οποίο περιγράφει πλήρως τις αποδεκτές επιλογές για τη διαχείριση κάθε αποβλήτου που δημιουργείται σε κάθε χώρο γεώτρησης πρέπει να αναπτυχθεί και να κοινοποιηθεί σε κάθε εργαζόμενο που σχετίζεται με τα απόβλητα. Στις περισσότερες περιπτώσεις, το κόστος της εξάλειψης όλων των ρίσκων και των κινδύνων είναι οικονομικώς απαγορευτικό.

ΜΕΘΟΔΟΙ ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑΣ ΑΠΟΒΛΗΤΩΝ Τα περισσότερα απόβλητα απαιτούν κάποιο είδος κατεργασίας πριν μπορέσουν να αποκομισθούν. Η κατεργασία αποβλήτων μπορεί να περιλαμβάνει: τη μείωση του συνολικού όγκου αποβλήτων, την ελάττωση της τοξικότητας, τη μεταβολή της ικανότητάς του να μετακινείται μακριά από την τοποθεσία διάθεσης. Ένα από τα πιο σημαντικά βήματα στην κατεργασία αποβλήτων είναι να διαχωριστούν τα απόβλητα στα συστατικά τους: στερεά, υδαρή, και απόβλητα υδρογονανθράκων.

Ο πρωταρχικός διαχωρισμός πραγματοποιείται με κατάλληλα επιλεγμένο και χειριζόμενο εξοπλισμό: μηχανές παρασκευής κραδασμών σε σχιστόλιθους, δεξαμενές διαχωρισμού, συσκευές θέρμανσης. Ο διαχωρισμός μπορεί να βελτιωθεί χρησιμοποιώντας: υδροκυκλώνες , πρέσες φίλτρου, συστήματα επίπλευσης αερίου, φυγόκεντροι μεταγγίσεων. Σε άνυδρες περιοχές, η εξάτμιση και η διήθηση μπορούν να χρησιμοποιηθούν για να αποστραγγιστούν κάποια απόβλητα.